网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

新计算范式:神经计算机横空出世

0
分享至



如果计算机不再依赖显式程序,而是靠一组神经网络权重就能自主运行,它会是什么样子?它能像传统计算机一样执行命令、管理内存、处理输入输出,同时又具备神经网络的泛化与鲁棒性吗?

Meta人工智能研究院与阿卜杜拉国王科技大学(King Abdullah University of Science and Technology, KAUST)的研究团队在arXiv发布论文,提出了将计算、内存和输入输出(input/output, I/O)统一于单一潜运行时状态(latent runtime state)的机器形态。他们的长期目标是完全神经计算机(Completely Neural Computer, CNC):一种成熟、通用的计算范式,具备稳定的执行能力、显式的可重编程性和持久的能力复用。

01

现有计算架构的"三重分裂"

传统数字计算机(conventional digital computer)将计算、内存和I/O分离为不同模块。操作系统调度进程,应用程序执行显式指令,人类通过键盘和屏幕与机器交互。这种架构精确且可解释,但在噪声和分布外场景下显得脆弱。

人工智能智能体(AI agent)走另一条路。它将大型语言模型(large language model, LLM)作为中介,调用外部工具完成特定任务。然而,智能体始终依赖外部执行环境承载可运行状态,模型本身并不就是计算机。

世界模型(world model)则学习环境的动态规律,预测动作条件下的状态转移。它能生成连贯的帧序列,却不承担运行时本身的职责。

研究者指出,这三类系统对象各自为政:传统计算机执行显式程序,智能体通过外部环境行动,世界模型学习环境动态,而可执行状态始终驻留在模型之外。神经计算机的动机正是填补这一空白:它不是现有栈上更聪明的一层,而是让模型本身成为正在运行的计算机。

02

神经计算机:让模型本身成为运行时

面对这一分裂,研究团队给出的答案是神经计算机。其核心目标只有一个:让单一权重集合充当"计算机",将计算、内存和I/O统一于学习得到的潜运行时状态。

神经计算机由更新函数(update function)F_θ 和解码器G_θ 构成。给定初始潜状态 h_0、当前观测 x_t 和动作 u_t,系统按以下循环运行:

h_t = F_θ(h_{t-1}, x_t, u_t),x_{t+1} ~ G_θ(h_t)

在这一公式中,h_t 同时提供持久的运行时内存,F_θ 承担状态更新计算,而 (x_t, u_t, G_θ) 构成从观测与动作到下一观测状态的 I/O 通路。辅助头(auxiliary head)可对提示词、缓冲区或动作轨迹进行编码和解码,将传统上由操作系统队列、设备驱动和界面工具包承担的功能移入潜状态动态。

这与神经图灵机(Neural Turing Machine)和可微神经计算机(Differentiable Neural Computer)有本质区别。后两者关注可微外部内存,而神经计算机关注学习机器本身能否承担运行中的计算机角色。


图1:神经计算机(Neural Computer, NC)跨接口抽象示意图。

03

从命令行到桌面:两个原型系统

为了验证这一抽象,研究团队将其具体实现为视频模型(video model)。在当前阶段,视频模型是构建原型的最实用基底。他们开发了两个接口专用的神经计算机实例:NCCLIGen 用于命令行界面(CLI),NCGUIWorld 用于图形用户界面。

NCCLIGen:命令行视频生成器

观测 x_t 为终端帧,条件流 u_t 承载用户提示词和可选元数据,视频潜状态 z_t 实现潜运行时状态 h_t。模型从提示词和首帧出发,滚动生成未来终端帧。

数据来自两个来源。CLIGen (General) 采集自公开的 asciinema 轨迹,经重放、渲染和隐私过滤后得到 823989 条视频流,约 1100 小时,帧率 15 帧/秒。CLIGen (Clean) 使用开源 vhs 工具包在 Docker 化环境中录制确定性脚本,约 250000 条脚本经筛选后保留 51.21%,得到约 78000 条常规轨迹和 50000 条 Python 数学验证轨迹。

架构上,终端帧经变分自编码器(variational autoencoder, VAE)编码为条件潜变量,CLIP 图像编码器提取视觉特征,文本编码器嵌入提示词。这些条件特征与扩散噪声拼接后,由基于 Wan2.1 的扩散 Transformer(diffusion transformer)处理。去耦交叉注意力(decoupled cross-attention)将联合的提示词与首帧上下文注入模型。

训练使用 AdamW 优化器,学习率 5 × 10^-5,权重衰减 10^-2,bfloat16 精度,梯度裁剪(gradient clipping)为 1.0,提示词编码器、CLIP 和 VAE 模块的随机失活(dropout)率为 0.1。NCCLIGen 在 CLIGen (General) 上的训练约需 15000 H100 GPU 小时;在 CLIGen (Clean) 上约需 7000 H100 GPU 小时。


图2:用于训练神经计算机行为的数据类型。

03

从NCGUIWorld:桌面世界模型

在交互式桌面环境中,细粒度动作控制至关重要。模型将每次交互建模为同步的 RGB 帧 x_t 与输入事件 u_t(鼠标和键盘)序列。视频潜状态跨帧维持界面上下文,时间对齐的动作输入提供控制信号。

数据集包含两种随机交互风格:"Random Slow"(约 1000 小时,动作密度 1.51 次/秒,平均光标速度 1.58 像素/帧)和 "Random Fast"(约 400 小时,动作密度 195.15 次/秒,平均光标速度 4.18 像素/帧),以及一组由 Claude CUA 采集的监督轨迹(约 110 小时,动作密度 3.79 次/秒,平均光标速度 0.10 像素/帧)。

动作编码有两种方案。原始动作编码器(raw-action encoder)保留细粒度鼠标/键盘事件流;元动作编码器(meta-action encoder)将交互抽象为粗粒度应用编程接口式类别(点击、拖拽、滚动、输入、快捷键)。动作嵌入通过四种模式注入扩散 Transformer:外部(external)、上下文(contextual)、残差(residual)和内部(internal)条件化。


图3:NCCLIGen 架构流程。


图4:GUIWorld 光标参考帧构造。

04

通往完全神经计算机:路线图与未解难题

研究团队将成熟、通用的神经计算机称为完全神经计算机。一个神经计算机实例是"完全的",当且仅当满足四项条件:

(1)图灵完备(Turing complete);

(2)通用可编程(universally programmable);

(3)除非显式重编程,否则行为一致;

(4)实现神经计算机相对于传统计算机的架构与编程语言优势。

图灵完备要求有效内存无界。通用可编程要求存在输入序列能将给定图灵机安装为新的内存状态。行为一致性要求区分"运行"与"更新":普通输入执行已安装能力而不静默修改它,行为改变必须通过编程接口显式发生。这需要在训练和架构层面解耦功能使用与功能更新。

在架构语义层面,神经计算机的数值化内存状态支持传统符号接口难以表达的功能,包括高维潜状态上的概率推断、稠密记忆上的检索、以及感知与控制端到端可微的流水线。在编程语言语义层面,用户输入本身充当程序,自然语言指令、示例和约束成为可执行规范。

然而,当前原型距离 CNC 仍有显著差距。长程推理、符号稳定性、能力复用和显式运行时治理是核心开放挑战。研究团队假设,弥合推理差距可能需要"机器原生"的神经架构:显式离散操作、组合结构和可验证计算,而非仅依赖生物启发的连续分布式表示中的涌现推理。

如果这些问题被克服,神经计算机将建立一种超越当今智能体、世界模型和传统计算机的新计算范式。未来的机器或许真的能以一个统一的潜状态,持续执行、积累能力并治理更新。



脑机接口社区是国内首家脑机接口(BCI)产业服务平台、国内脑机接口新媒体开创者与引领者。主要为企业、科研团队、投资机构和从业者提供以下服务:

宣传报道:图文、短视频、直播形式报道企业动态、技术解读、产品介绍等内容,提升曝光和行业影响力。

资源对接:根据需求匹配资本、供应链、临床机构、渠道方等资源,完成真实对接,促进合作。

成果转化:协助技术团队寻找产业方、投资人及落地场景,推动技术到产品的转化。

活动策划执行:承接线上线下路演、沙龙、论坛等活动的策划与执行。

其他定制需求:包括报告定制、市场调研、人才招聘支持等个性化服务。


合作洽谈,请联系微信:ZuoLeiLeiya

(备注:姓名-单位-合作)

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
兜兜转转,又是莱维特在帮特朗普?

兜兜转转,又是莱维特在帮特朗普?

新民周刊
2026-10-24 09:16:26
易晨阳:易会满案里那个消失的香港中环“易公子”

易晨阳:易会满案里那个消失的香港中环“易公子”

次元君情感
2026-10-17 14:38:54
勇士被轰17-0崩盘惜败灰熊:库里24分 探花25+13+6杰罗姆28分

勇士被轰17-0崩盘惜败灰熊:库里24分 探花25+13+6杰罗姆28分

醉卧浮生
2026-10-24 12:52:14
王某打包饭菜随口说了句“漏了”,一旁的李某以为在说自己女性家属的衣着,将王某一拳打倒在地,法院:寻衅滋事罪,判刑

王某打包饭菜随口说了句“漏了”,一旁的李某以为在说自己女性家属的衣着,将王某一拳打倒在地,法院:寻衅滋事罪,判刑

扬子晚报
2026-10-24 09:45:14
外卖小哥与美籍幼师一见钟情后闪婚,女方没要车房,没要彩礼,近日突然透露将离婚:语言不通、饮食与环境差异大,吵架靠手机,翻译不明白

外卖小哥与美籍幼师一见钟情后闪婚,女方没要车房,没要彩礼,近日突然透露将离婚:语言不通、饮食与环境差异大,吵架靠手机,翻译不明白

台州交通广播
2026-10-24 11:59:28
有这些老流氓在,什么企业来了都会“水土不服”...

有这些老流氓在,什么企业来了都会“水土不服”...

新动察
2026-10-23 13:47:19
既然日本不要,那就来中国!伊藤美诚

既然日本不要,那就来中国!伊藤美诚

乒乓网国球汇
2026-10-24 03:15:23
114-110!火箭送马刺连败,阿门20+10+关键封盖,文班25分13板

114-110!火箭送马刺连败,阿门20+10+关键封盖,文班25分13板

全景体育V
2026-10-24 12:23:19
尊界V800刹车被屏蔽大概率不是“适配没跟上”的技术疏忽。

尊界V800刹车被屏蔽大概率不是“适配没跟上”的技术疏忽。

深读时刻
2026-10-24 09:18:12
日军投降前一夜有多疯狂?一个日本女军医:日军用刀劈开了一个人

日军投降前一夜有多疯狂?一个日本女军医:日军用刀劈开了一个人

小豫讲故事
2026-10-24 06:00:12
诸葛宇杰任青海省委副书记、省政府党组书记

诸葛宇杰任青海省委副书记、省政府党组书记

新京报
2026-10-24 11:23:08
泽连斯基委屈到哭!对记者诉苦:特朗普责怪我,让我夜不能寐

泽连斯基委屈到哭!对记者诉苦:特朗普责怪我,让我夜不能寐

News脑洞
2026-10-24 10:11:25
触目惊心!卧底亲历者讲述:被骗进电诈园区的女性,一般只有两种结局

触目惊心!卧底亲历者讲述:被骗进电诈园区的女性,一般只有两种结局

秋风妃
2026-10-23 23:04:23
东契奇23分11失误湖人击败快船,里夫斯28+9凯斯勒22+8

东契奇23分11失误湖人击败快船,里夫斯28+9凯斯勒22+8

湖人崛起
2026-10-24 12:35:41
1000万以内最好的灯杆,被OTA了

1000万以内最好的灯杆,被OTA了

神不隆通
2026-10-24 11:03:32
若恢复这一规定,中国结婚率或将大幅上涨,离婚率也会随之下降

若恢复这一规定,中国结婚率或将大幅上涨,离婚率也会随之下降

掉了颗大白兔糖
2026-10-24 06:47:36
炸裂!詹姆斯硬刚特朗普!

炸裂!詹姆斯硬刚特朗普!

柚子说球
2026-10-23 22:57:52
公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

只要高兴就好
2026-09-24 11:58:50
热搜第一!王楚钦多次退赛会被赋零分吗?WTT规则:不赋零 不罚款

热搜第一!王楚钦多次退赛会被赋零分吗?WTT规则:不赋零 不罚款

念洲
2026-10-24 09:49:12
三大状元齐发威,弗拉格14+5+6+3欧文24分,独行侠大胜步行者

三大状元齐发威,弗拉格14+5+6+3欧文24分,独行侠大胜步行者

钉钉陌上花开
2026-10-24 09:49:27
2026-10-24 13:28:49
脑机接口社区 incentive-icons
脑机接口社区
关注脑机前沿,分享脑机技术
472文章数 32关注度
往期回顾 全部

科技要闻

写程序、做3D,新Kimi还有多少本事?

头条要闻

媒体:法国爆发暴力抗议活动 中国或被指认为主要原因

头条要闻

媒体:法国爆发暴力抗议活动 中国或被指认为主要原因

体育要闻

从乐透秀到总冠军再到没工作 一共要几年?

娱乐要闻

一家人就林依轮一个中国人 其余全外国

财经要闻

叫"保障"不叫"保险":租车平台的文字游戏

汽车要闻

设计换新/智舱升级 2027款博越限时价7.89万起

态度原创

本地
时尚
健康
家居
公开课

本地新闻

这么近,那么美,周末赴贺州丨大湾区后花园

今年秋冬最流行的4件外套,配“连帽卫衣”太时髦了!

痘痘能根治吗?皮肤科医生说实话

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版